我國科學家在MOFs電極規模化製備及電解水應用方面取得新進展

【環球網科技綜合報道】9月1日消息，據國家納米科學中心官方消息，國家納米科學中心趙慎龍課題組在MOFs電極的規模化製備及電解水應用方面取得重要突破。相關研究成果“Scalable metal−organic framework−based electrodes for efficient alkaline water electrolysis”以封面文章發表在《自然−化學工程》（Nature Chemical Engineering, 2025, DOI: 10.1038/s44286-025-00262-2）期刊上。

據悉，氫氣作為一種重要的化學能源載體，憑藉其高能量密度、零碳排放和高轉化效率等優勢，被視為最具發展潛力的清潔能源之一。電解水制氫是實現“綠氫”經濟、推動能源清潔轉型的關鍵途徑，而開發高效、穩定且具備規模化應用前景的電解水催化劑是降低能耗與成本、突破產業化瓶頸的關鍵技術核心。

基於此，趙慎龍課題組前期在高效電解水及海水電極材料開發方面取得了一系列研究進展。

最近，趙慎龍課題組通過室温電沉積規模化製備工藝，實現了分鐘級快速合成400 cm2大尺寸MOFs電極，並將其應用於鹼性電解水體系。該電極展現出低至4.11 kWh Nm−3 H2的電解能耗，且能夠實現長達5,000小時的穩定運行。

實驗表明，所製備的MOFs 電極優異性能源於Ce摻雜構建的雙金屬結構所賦予的獨特理化性質。Ce的引入可通過3d-2p-4f軌道相互作用調控Co的電子結構，從而增強對關鍵含氧中間體的化學吸附，顯著加速陽極氧析出反應動力學。與傳統無機催化劑在高活性與規模化製備難以兼顧的侷限不同，CoCe-MOFs電極通過電子結構調控與快速規模化製備策略，實現了效率、穩定性與成本的協同突破。（青山）